KR100890874B1 - Temperature-controlled chuck and method for controlling the temperature of a substantially flat object - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 실질적으로 편평한 물체의 온도를 제어하는 방법 및 물체 지지 사이드(21) 및 백 사이드(22)를 갖는 척 바디(20)를 포함하는 온도 제어 척에 관한 것이다. 상기 물체 지지 사이드(21)는 프론트 사이드(2) 및 백 사이드를 갖는 실질적으로 편평한 물체(1)를 상기 물체(1)의 상기 백 사이드(3)에 홀딩한다. 복수의 온도 감지 소자들(4)은 상기 편평한 물체(1)의 온도 분포를 측정하기 위해 상기 물체 지지 사이드(21) 상에 분포된다. 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들(6,8,9)이 상기 편평한 물체(1)의 상기 백 사이드(3)를 향하도록 상기 물체 지지 사이드(21) 상에 분포되고, 상기 온도에 영향을 주는 소자들(6,8,9) 각각은 원하는 대로 상기 물체의 백 사이드의 부분 영역의 온도에 영향을 주도록 구성된다. The present invention relates generally to a method for controlling the temperature of a substantially flat object and to a temperature controlled chuck comprising a chuck body 20 having an object support side 21 and a back side 22. The object support side 21 holds a substantially flat object 1 having a front side 2 and a back side to the back side 3 of the object 1. A plurality of temperature sensing elements 4 are distributed on the object support side 21 for measuring the temperature distribution of the flat object 1. A plurality of individual elements affecting the temperature 6, 8, 9 are distributed on the object support side 21 so as to face the back side 3 of the flat object 1 and at this temperature. Each of the affecting elements 6, 8, 9 is configured to influence the temperature of the partial region of the back side of the object as desired.
(도 1이 요약에 첨부됨)(Figure 1 is attached to the summary)
온도 제어 척, 온도 감지 소자, 압전 소자, 히트싱크 핀, 가열 소자, IR 광섬유Temperature Control Chuck, Temperature Sensing Element, Piezoelectric Element, Heat Sink Fin, Heating Element, IR Fiber
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 일반적으로 실질적으로 편평한 물체의 부분 영역들의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 실질적으로 편평한 물체를 홀딩(hold)하기 위한 온도 제어 척에 관한 것이다. 그러한 온도 제어 척으로써, 실질적으로 편평한 물체의 온도 분포가 감지되거나 측정될 수 있고, 온도에 영향을 주는 소자들에 기인하는 상기 물체의 백 사이드의 부분 영역들의 온도는 보다 균일한 온도 분포를 얻도록 변경될 수 있다. 또한, 본 발명은 온도 제어 웨이퍼 척 및 웨이퍼와 같이 실질적으로 편평한 물체의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 온도 제어 웨이퍼 척을 포함하는 웨이퍼들을 위한 노출 툴의 선정렬 스테이션(pre-align station)에 관한 것이고, 원하는 대로 웨이퍼의 온도가 측정되고 영향 받을 수 있는 웨이퍼 척을 포함하는 웨이퍼들을 위한 노출 툴에서 노출 웨이퍼 척에 관한 것이다. The present invention generally relates to a method for controlling the temperature of partial regions of a substantially flat object. More specifically, the present invention relates to a temperature control chuck for holding a substantially flat object. With such a temperature control chuck, the temperature distribution of a substantially flat object can be sensed or measured, and the temperature of the partial regions of the back side of the object due to the elements affecting the temperature so as to obtain a more uniform temperature distribution. can be changed. The invention also relates to a temperature controlled wafer chuck and a method for controlling the temperature of a substantially flat object such as a wafer. Finally, the present invention relates to a pre-align station of an exposure tool for wafers comprising a temperature controlled wafer chuck, wherein the wafers include a wafer chuck where the temperature of the wafer can be measured and affected as desired. For an exposed wafer chuck in an exposure tool.
발명의 배경Background of the Invention
집적 회로들은 전형적으로 웨이퍼형 반도체 기판, 또는 "웨이퍼" 상에 미리 결정된 물질들의 일련의 개개의 층들을 침착시킴으로써 구성된다. 집적 회로의 개개의 층들은 일련의 제조 단계들에 의해 차례로 생성된다. 예를 들어, 미리 형성된 회로 층을 포함하는 웨이퍼 상에 개개의 회로 층을 형성함에 있어서, 이산화규소와 같은 산화물은 회로를 위한 절연층을 제공하기 위해 미리 형성된 회로 층 위에 침착된다. 그 후 다음 회로 층을 위한 패턴이 포토레지스트(photoresist)로서 알려진 방사 변경가능한 물질을 사용하여 웨이퍼 상에 형성된다. Integrated circuits are typically constructed by depositing a series of individual layers of predetermined materials on a wafer-like semiconductor substrate, or “wafer”. Individual layers of an integrated circuit are created in turn by a series of manufacturing steps. For example, in forming individual circuit layers on a wafer comprising preformed circuit layers, oxides such as silicon dioxide are deposited over the preformed circuit layers to provide an insulating layer for the circuit. The pattern for the next circuit layer is then formed on the wafer using a radiation modifiable material known as a photoresist.
포토레지스트 물질들은 일반적으로 유기 수지들, 감광제들 및 용매들의 혼합물로 구성된다. 감광제들은 가시 광선 및 자외선과 같은 복사 에너지에 노출시 화학적 변화를 경험하는 감응제(diazonaphthaquinone)들과 같은 화합물들이다. 조사(irradiate)된 감광제 물질은 포토레지스트의 선택적인 제거를 가능하게 하는 조사되지 않은 물질과는 각종 용매들에 관하여 다른 용해 특성들을 가진다. 수지들은 포토레지스트에 기계적인 힘을 제공하는 데 사용되고, 용매들은 포토레지스트가 웨이퍼들의 표면에 균일하게 인가될 수 있도록 포토레지스트의 점착성을 낮추는 데 쓰인다.Photoresist materials generally consist of a mixture of organic resins, photosensitizers and solvents. Photosensitizers are compounds such as diazonaphthaquinones that undergo chemical changes upon exposure to radiant energy such as visible light and ultraviolet light. The irradiated photoresist material has different dissolution properties with respect to various solvents than the unirradiated material that allows for selective removal of the photoresist. Resins are used to provide mechanical force to the photoresist, and solvents are used to lower the tack of the photoresist so that the photoresist can be uniformly applied to the surfaces of the wafers.
포토레지스트 층이 웨이퍼 표면에 인가된 후, 용매들은 증발되고 포토레지스트 층은 대체로 웨이퍼를 처리하는 열에 의해 경화된다. 그 후 포토레지스트 층은 방사 오페이크 마스크(radiation opaque mask)의 사용을 통해 선택적으로 조사된다. 마스크는 다음 회로 층을 위한 패턴을 규정하는 투명한 부분들을 포함한다. 마스크는 포토레지스트 층 위에 배치되고 투명한 부분에 의해 커버된 포토레지스트는 조사된다. 웨이퍼는 제거되고 포토레지스트 층은 현상액(developer)으로 알려진 공정액에 노출된다. 현상액은 하위 절연층의 부분들을 노출시키는 조사되거나 조사되지 않은 포토레지스트를 선택적으로 용해시키고 제거한다. After the photoresist layer is applied to the wafer surface, the solvents are evaporated and the photoresist layer is generally cured by heat to process the wafer. The photoresist layer is then selectively irradiated through the use of a radiation opaque mask. The mask includes transparent portions that define a pattern for the next circuit layer. The mask is disposed over the photoresist layer and the photoresist covered by the transparent portion is irradiated. The wafer is removed and the photoresist layer is exposed to a process solution known as a developer. The developer selectively dissolves and removes irradiated or unirradiated photoresist exposing portions of the lower insulating layer.
절연층의 노출된 부분들은 하위 회로 층의 대응하는 부분들을 노출시키기 위해 에천트(etchant)를 사용하여 선택적으로 제거될 수 있다. 이 공정에 있어서, 포토레지스트는 단지 절연층의 노출된 부분들에 대한 에천트의 부식(attack)을 제한하기 위해 절연층보다 에천트에 대해 더 저항력이 있어야 한다. 대안적으로, 노출된 하위 층(들)은 포토레지스트 층을 침투하지 않는 이온들로 주입될 수 있고 그에 의해 포토레지스트로 커버되지 않은 하위 층의 그 부분들만을 선택적으로 침투한다. 그 후 잔여 포토레지스트는 플라즈마 상태에서 액체 또는 기체의 형태인 용매, 또는 강산화제를 사용하여 제거된다. 그 후 다음 층이 침착되고 공정은 반도체 디바이스의 제조가 완료될 때까지 반복된다.Exposed portions of the insulating layer may be selectively removed using an etchant to expose corresponding portions of the lower circuit layer. In this process, the photoresist should only be more resistant to the etchant than the insulating layer to limit the attack of the etchant to the exposed portions of the insulating layer. Alternatively, the exposed sublayer (s) may be implanted with ions that do not penetrate the photoresist layer, thereby selectively penetrating only those portions of the sublayer not covered with the photoresist. The remaining photoresist is then removed using a solvent, or strong oxidizer, in the form of a liquid or gas in the plasma state. The next layer is then deposited and the process is repeated until fabrication of the semiconductor device is complete.
리소그래피 노출(lithography exposure) 동안 웨이퍼들에서의 열 변화도(thermal gradient)들은 확대나 축소로 인한 선형 패턴 전송 효과들을 생성한다. 웨이퍼들은 포토레지스트 트랙 열판(hot plate)으로부터 이전의 공정으로 인한 온도 불안정을 가질 수 있다. 이러한 베이크(bake)가 불균일하거나 노출 툴에 웨이퍼 전송 이전의 냉각이 완료되지 않았다면, 비선형 효과들이 일어날 것이다. 트랙으로부터 노출 툴로의 전송 동안 노출 이전에 웨이퍼가 열적으로 안정화되기 위한 적절한 시간이 없을 수 있다. 이 효과는 오버레이(overlay) 또는 그리드 일그러짐(grid distortion) 및 칩 제조 오류들로 보여지는 패턴 전송 오류들을 발생시킨다. 비선형 오류들의 다른 소스들은 리소그래피 공정 이외에서 일어날 수 있다. 이 소스들은 어닐(RTA), 막 침전 공정(이를테면 확산 또는 화학적 증기 침착-CVD), 및 화학 기계적 폴리싱(CMP)과 같은 급격한 열 처리를 포함한다. 이 비선형 오류들은 웨이퍼에 걸쳐서 변경가능하고 심할 경우는 수정하기 어렵다.Thermal gradients in wafers during lithography exposure produce linear pattern transfer effects due to enlargement or reduction. Wafers may have temperature instability due to a previous process from a photoresist track hot plate. If this bake is uneven or the cooling before wafer transfer to the exposure tool is not complete, nonlinear effects will occur. There may not be a suitable time for the wafer to thermally stabilize prior to exposure during the transfer from the track to the exposure tool. This effect results in pattern transmission errors seen as overlay or grid distortion and chip fabrication errors. Other sources of nonlinear errors can occur outside the lithography process. These sources include rapid thermal treatments such as annealing (RTA), membrane precipitation processes (such as diffusion or chemical vapor deposition-CVD), and chemical mechanical polishing (CMP). These nonlinear errors are changeable across the wafer and are difficult to correct when severe.
0.1℃ 만큼 작은 온도차는 오버레이에 영향을 미칠 수 있다. 웨이퍼들은 노출 툴 환경과 함께 전도를 통해서 단지 평형을 유지하거나 온도 조절되지 않은 표면들, 소위 척들과 접촉할 수 있다. 웨이퍼 위에서 상당한 온도 변화도들을 발생시키는 트랙 열판상의 웨이퍼 접촉 불균일성에 기인하는 "바나나 효과(banana effect)" 문제들로 알려진 리소그래피 공정 동안 결함들이 존재하며 이 영역들에서 오버레이 문제들을 초래한다. 바나나 효과 비선형 오류들은 전형적으로 바나나 형태를 닮은 반원 패턴에서 웨이퍼의 가장자리 영역들 상에서 일어난다. 이 비선형 오류들의 크기는 영향을 받는 영역에 걸쳐서 상당히 변하고, 그러므로 정상 리소그래피 공정을 사용하여 수정하는 것은 어렵다. Temperature differences as small as 0.1 ° C. can affect the overlay. Wafers can only be in equilibrium or contact with uncontrolled surfaces, so-called chucks, through conduction with the exposure tool environment. Defects exist during the lithography process known as "banana effect" problems due to wafer contact nonuniformity on the track hotplates that cause significant temperature gradients on the wafer and lead to overlay problems in these areas. Banana Effect Nonlinear errors typically occur on the edge regions of the wafer in a semicircular pattern resembling a banana shape. The magnitude of these nonlinear errors vary considerably over the affected area and therefore is difficult to correct using normal lithography processes.
따라서, 웨이퍼와 같이 실질적으로 편평한 물체를 홀딩하기 위해 향상된 척이 필요하고, 선정렬 스테이션 또는 노출 툴에서 웨이퍼의 온도를 제어하는 방법은 웨이퍼의 표면 위에서 보다 균일한 온도 분포를 생성하기 위해, 다른 것들 중에서, 상기 논의된 문제들을 극복한다는 것이 명백하다.Thus, an improved chuck is needed to hold a substantially flat object, such as a wafer, and the method of controlling the temperature of the wafer in a selector station or exposure tool is one of the others, in order to create a more uniform temperature distribution on the surface of the wafer. It is clear, however, that the problems discussed above are overcome.
또한, 웨이퍼 위에서 상당한 온도 변화도들을 감소시키거나, 웨이퍼 그리드 의 일그러짐들을 감소 또는 제거하도록 웨이퍼의 국부 영역에서 규정된 온도 피크들 또는 온도 깊이들을 사용하기 위해, 일반적으로 편평한 물체, 구체적으로는 웨이퍼의 국부 영역들의 온도가 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있는 향상된 척을 제공하는 것이 목적이다.
Also, in order to reduce significant temperature gradients on the wafer or to use defined temperature peaks or temperature depths in the local area of the wafer to reduce or eliminate distortions in the wafer grid, generally a flat object, specifically a wafer It is an object to provide an improved chuck in which the temperature of the local regions can be affected in a desired manner.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명에 따르면, 상기 목적들 및 기타 다른 것들이 온도 제어 척 및 반도체 웨이퍼와 같이 실질적으로 편평한 물체의 온도를 제어하는 방법에 의해 완성된다. 본 발명에 따라 온도 제어 척은 물체 지지 사이드(object support side) 및 백 사이드(back side)를 갖는 척 바디를 포함하고, 상기 물체 지지 사이드는 프론트 사이드(front side) 및 백 사이드를 갖는 실질적으로 편평한 물체를 상기 물체의 상기 백 사이드에 홀딩한다. 복수의 온도 감지 소자들은 상기 물체의 온도 분포를 측정하기 위해 상기 물체 지지 사이드 상에 분포된다. 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들(temperature influencing elements)이 상기 편평한 물체의 상기 백 사이드를 향하기 위해 상기 물체 지지 사이드 상에 분포되고, 상기 온도에 영향을 주는 소자들 각각은 원하는 대로 상기 물체의 백 사이드의 부분 영역의 온도에 영향을 주도록 구성된다. According to the present invention, the above objects and others are completed by a method of controlling the temperature of a substantially flat object such as a temperature control chuck and a semiconductor wafer. According to the invention the temperature control chuck comprises a chuck body having an object support side and a back side, the object supporting side being substantially flat having a front side and a back side. Hold an object on the back side of the object. A plurality of temperature sensing elements are distributed on the object support side to measure the temperature distribution of the object. A plurality of individual temperature influencing elements are distributed on the object support side to face the back side of the flat object, and each of the elements affecting the temperature is the object as desired. It is configured to influence the temperature of the partial region of the back side of the.
본 발명에 따라 온도 제어 척은 원하는 방식으로 부분 영역에서 웨이퍼, 구체적으로 웨이퍼의 백 사이드의 온도에 영향을 줄 가능성을 제공한다. 예를 들어, 발명의 온도 제어 척을 사용함으로써 온도는 섭씨 1도의 10분의 1로 정확하게 변경될 수 있고 전체적으로 ±1℃로 제어될 수 있다. 따라서, 전체 웨이퍼에 걸쳐서 양호한 온도 균일성이 제공될 것이다. 웨이퍼 상에 공정 일그러짐들을 수정하도록 국부 변경을 제공하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 웨이퍼의 부분 영역들에서 온도가 정확하게 제어될 수 있다면, 확대 조정을 위해 렌즈를 바꾸거나 압력을 하우징(housing)하거나 추가 필드 렌즈들(extra field lens)을 갖는 것 대신에, 칩 확대 오류를 조정하는 척 온도의 변경을 사용하는 것이 또한 가능하다. 그것은 또한, 정밀한 수정이 오늘부로 여전히 이루어질 동안 정밀하지 않은 칩 자성체 수정이 온도 조정을 사용하여 이루어지도록 현재의 렌즈 확대 수정 시스템들와 관련해 또한 사용될 수 있다. 그러한 본 발명의 양호한 실시예로써, 노출 툴에 대한 더 간단한 렌즈 설계가 가능하고, 따라서 그러한 노출 툴은 더 저렴하게 구성될 수 있다. According to the invention the temperature control chuck offers the possibility to affect the temperature of the wafer, in particular the back side of the wafer, in the partial region in a desired manner. For example, by using the inventive temperature control chuck, the temperature can be accurately changed to one tenth of one degree Celsius and can be controlled to ± 1 ° C overall. Thus, good temperature uniformity will be provided over the entire wafer. It is also possible to provide local changes to correct process distortions on the wafer. For example, if the temperature can be precisely controlled in the partial regions of the wafer, instead of changing the lens, housing the pressure, or having extra field lenses for magnification adjustment, chip magnification It is also possible to use a change in chuck temperature to adjust for errors. It can also be used in connection with current lens magnification correction systems so that inaccurate chip magnetic modifications are made using temperature adjustment while fine corrections are still made today. With such a preferred embodiment of the present invention, a simpler lens design for the exposure tool is possible, and such an exposure tool can be constructed at a lower cost.
발명의 온도 제어 척의 양호한 실시예는 복수의 압전 소자들(piezoelectric elements)을 포함하고, 각각의 압전 소자는 각각의 압전 소자가 물체의 백 사이드의 국부 영역 또는 부분 영역에 영향을 줄 수 있도록 개별적으로 제어가능하다. 압전 소자들에 인가된 전류 및/또는 전압의 변경 때문에, 물체의 백 사이드의 온도는 원하는 방식으로 제어될 수 있다. A preferred embodiment of the temperature control chuck of the invention comprises a plurality of piezoelectric elements, each piezoelectric element being individually such that each piezoelectric element can affect a local or partial region of the back side of the object. Controllable. Because of the change in current and / or voltage applied to the piezoelectric elements, the temperature of the back side of the object can be controlled in a desired manner.
발명의 온도 제어 척의 또 다른 실시예는 위에서 언급된 온도에 영향을 주는 압전 소자들을 포함한다. 적어도 이 압전 소자들의 일부는 그것들이 웨이퍼와 같은 편평한 물체의 백 사이드와 접촉할 수 있도록 구성된다. 상기 편평한 물체의 상기 백 사이드와의 압전 소자들의 접촉 때문에, 상기 편평한 물체의 백 사이드의 온도의 영향은 향상된다. Yet another embodiment of the temperature control chuck of the invention includes piezoelectric elements that affect the temperature mentioned above. At least some of these piezoelectric elements are configured such that they can contact the back side of a flat object such as a wafer. Because of the contact of the piezoelectric elements with the back side of the flat object, the influence of the temperature of the back side of the flat object is enhanced.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 복수의 지지 핀 소자들(support pin elements)은 상기 물체 지지 사이드 상에 분포되고 상기 편평한 물체의 상기 백 사이드와 접촉하도록 구성된다. 본 발명의 그러한 실시예에서, 웨이퍼는 지지 핀 소자들에 홀딩되고, 지지 핀 소자들 사이에 또한 분포된 압전 소자들은 온도를 측정하거나 감지하는 데 쓰이며 원하는 방식으로 온도에 영향을 주기 위해 쓰인다. In an alternative embodiment of the invention, a plurality of support pin elements are arranged on the object support side and configured to contact the back side of the flat object. In such an embodiment of the present invention, the wafer is held in support pin elements and piezoelectric elements also distributed between the support pin elements are used to measure or sense the temperature and to influence the temperature in the desired manner.
본 발명의 또 다른 실시예는 물체의 백 사이드의 국부 영역들의 온도에 영향을 주기 위해 적외선에 조사되는 개개의 광섬유들을 포함한다. Yet another embodiment of the present invention includes individual optical fibers that are irradiated with infrared light to affect the temperature of local regions of the back side of the object.
위에서 언급된 바와 같이 광섬유들이 물체의 백 사이드의 국부 영역들의 온도에 영향을 주도록 사용된다면, 본 발명의 양호한 실시예에서 이 온도에 영향을 주는 광섬유들의 상단들은 그것들이 물체의 백 사이드로부터 이격되어 있도록 구성된다. If the optical fibers are used to affect the temperature of the local regions of the back side of the object as mentioned above, in the preferred embodiment of the invention the tops of the optical fibers which affect this temperature are such that they are spaced apart from the back side of the object. It is composed.
본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 온도에 영향을 주는 소자들로서 적외선에 조사된 복수의 광섬유들 및 복수의 압전 소자들을 포함한다. 광섬유들과 압전 소자들의 조합으로 인해 물체의 백 사이드의 더 나은 온도 분포 및 온도 분포의 더 나은 영향이 달성될 수 있다. Another preferred embodiment of the present invention includes a plurality of optical fibers and a plurality of piezoelectric elements which are irradiated with infrared rays as elements affecting the temperature. The combination of optical fibers and piezoelectric elements can achieve a better temperature distribution and a better effect of the temperature distribution on the back side of the object.
본 발명의 대안적인 실시예는 또한 온도에 영향을 주는 소자들로서 히트싱크 핀들(heat sink pins) 및 가열 소자들을 포함한다. 따라서, 그러한 실시예에서 물체의 백 사이드의 국부 영역들은 가열될 수 있을 뿐만 아니라 냉각될 수 있다.An alternative embodiment of the present invention also includes heat sink pins and heating elements as elements that affect temperature. Thus, in such an embodiment the local regions of the back side of the object can be heated as well as cooled.
상기 편평한 물체의 상기 백 사이드와 가깝게 및 멀게 선택적으로 움직일 수 있는 온도에 영향을 주는 소자들의 사용으로 인해, 물체의 백 사이드의 국부 영역 의 온도의 더 나은 영향이 달성될 수 있다. Due to the use of elements influencing the temperature that can selectively move closer and farther away from the back side of the flat object, a better effect of the temperature of the local region of the back side of the object can be achieved.
본 발명의 또 다른 실시예는 원하는 방식으로 상기 편평한 물체의 온도 분포를 제어하기 위해 그 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들에 접속된 온도 제어기를 포함한다. Yet another embodiment of the present invention includes a temperature controller connected to elements that affect the plurality of individual temperatures to control the temperature distribution of the flat object in a desired manner.
본 발명의 양호한 실시예는 웨이퍼 지지 사이드 및 상기 웨이퍼 지지 사이드에 대향하는 백 사이드를 갖는 척 바디를 포함하는 온도 제어 웨이퍼 척을 나타내고, 상기 웨이퍼 지지 사이드는 프론트 사이드 및 백 사이드를 갖는 웨이퍼를 물체의 백 사이드에 홀딩하도록 적응되어 있다. 복수의 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 지지 사이드 상에 분포되고, 각각의 상기 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도를 감지하도록 구성되어 있다. 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들은 상기 웨이퍼 지지 표면 상에 분포되고, 상기 온도에 영향을 주는 소자들 각각은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도에 영향을 주도록 구성되어 있다. 온도 제어기는 원하는 방식으로 상기 편평한 물체의 온도 분포를 제어 및/또는 조절하도록 상기 복수의 온도 감지 소자들 및 상기 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들에 접속되어 있다. A preferred embodiment of the present invention exhibits a temperature controlled wafer chuck comprising a chuck body having a wafer support side and a back side opposite the wafer support side, wherein the wafer support side includes a wafer having a front side and a back side of an object. It is adapted to hold on the back side. A plurality of temperature sensing elements are distributed on the wafer support side, and each of the temperature sensing elements is configured to sense a temperature of a partial region of the wafer back side. A plurality of individual temperature affecting elements are distributed on the wafer support surface, and each of the elements affecting the temperature is configured to influence the temperature of the partial region of the wafer back side. A temperature controller is connected to the plurality of temperature sensing elements and the elements that affect the plurality of individual temperatures to control and / or adjust the temperature distribution of the flat object in a desired manner.
그러한 온도 제어 웨이퍼 척의 양호한 실시예는 적어도 하나의 온도 검출기를 포함하는 온도 제어기 및 상기 적어도 하나의 온도 검출기와 접속된 제어 유닛 및 상기 온도에 영향을 주는 소자들을 제어하는 방법을 포함한다. Preferred embodiments of such a temperature controlled wafer chuck include a temperature controller comprising at least one temperature detector and a control unit connected with the at least one temperature detector and a method of controlling the elements affecting the temperature.
프론트 사이드 및 백 사이드를 갖고 상기 백 사이드에 지지되는 실질적으로 편평한 물체의 온도를 제어하는 양호한 발명의 방법은 상기 편평한 물체의 백 사이드의 부분 영역들의 온도를 감지하는 단계, 상기 온도 감지 단계에서 측정된 온도들에 기초하여 물체의 온도 분포를 결정하는 단계, 및 원하는 방식으로 상기 편평한 물체의 상기 백 사이드의 상기 부분 영역들의 적어도 일부에서 온도를 변경하는 단계의 방법 단계들을 포함한다. A preferred inventive method of controlling the temperature of a substantially flat object having a front side and a back side supported on the back side comprises the steps of sensing the temperature of the partial regions of the back side of the flat object, measured in the temperature sensing step. Determining the temperature distribution of the object based on the temperatures, and changing the temperature in at least some of the partial regions of the back side of the flat object in a desired manner.
상기 방법은 구체적으로 웨이퍼 척에 홀딩된 웨이퍼의 온도를 제어하기 위함이다. The method is specifically for controlling the temperature of the wafer held on the wafer chuck.
본 발명에 따르는 양호한 방법에서, 상기 편평한 물체의 부분 영역의 온도는 상기 편평한 물체의 백 사이드에 분포된 복수의 온도 감지 소자들의 온도 감지 소자에 의해 측정된다. In a preferred method according to the invention, the temperature of the partial region of the flat object is measured by a temperature sensing element of a plurality of temperature sensing elements distributed on the back side of the flat object.
양호한 실시예에서, 이 온도 감지 소자들은 압전 소자로 구성된다.In a preferred embodiment, these temperature sensing elements are composed of piezoelectric elements.
본 발명에 따르는 양호한 방법에서, 상기 편평한 물체의 부분 영역의 온도는 상기 편평한 물체의 백 사이드에 분포된 복수의 온도에 영향을 주는 소자들의 온도에 영향을 주는 소자에 의해 영향을 받는다. In a preferred method according to the invention, the temperature of the partial region of the flat object is influenced by the device which affects the temperature of the elements which affect the plurality of temperatures distributed on the back side of the flat object.
양호한 실시예에서, 온도에 영향을 주는 소자 각각은 IR 광섬유이다.In a preferred embodiment, each of the elements affecting temperature is an IR optical fiber.
본 발명의 방법의 또 다른 양호한 실시예에서, 온도에 영향을 주는 소자 각각은 히트싱크 핀이다.In another preferred embodiment of the method of the invention, each of the elements affecting the temperature is a heatsink fin.
본 발명의 방법의 대안적인 실시예에서, 압전 소자는 온도에 영향을 주는 소자로서 사용된다. In an alternative embodiment of the method of the present invention, piezoelectric elements are used as elements that affect temperature.
본 발명의 방법의 또 다른 실시예는 온도에 영향을 주는 소자들로서 IR 광섬유들, 압전 소자들, 및 히트싱크 핀들을 포함한다.Another embodiment of the method of the present invention includes IR optical fibers, piezoelectric elements, and heatsink fins as elements that affect temperature.
웨이퍼들을 위한 노출 툴의 선정렬 스테이션의 양호한 실시예는 웨이퍼 지지 사이드 및 상기 웨이퍼 지지 사이드에 대향하는 백 사이드를 갖는 척 바디를 포함하고, 상기 웨이퍼 지지 사이드는 프론트 사이드 및 백 사이드를 갖는 웨이퍼를 물체의 백 사이드에 홀딩하도록 적응되어 있다. 복수의 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 지지 사이드 상에 분포되어 있고, 각각의 상기 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도를 감지하도록 구성되어 있다. 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들은 상기 웨이퍼 지지 표면 상에 분포되어 있고, 각각의 상기 온도에 영향을 주는 소자들은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도에 영향을 주도록 구성되어 있다. 온도 제어기는 원하는 대로 상기 편평한 물체의 온도 분포를 제어하기 위해 상기 복수의 온도 감지 소자들 및 상기 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들에 접속된다. A preferred embodiment of the selector station of an exposure tool for wafers includes a chuck body having a wafer support side and a back side opposite the wafer support side, wherein the wafer support side includes a wafer having a front side and a back side of the object. It is adapted to hold on the back side. A plurality of temperature sensing elements are distributed on the wafer support side, and each of the temperature sensing elements is configured to sense a temperature of a partial region of the wafer back side. A plurality of individual temperature influencing elements are distributed on the wafer support surface, and each of the elements influencing the temperature is configured to influence the temperature of the partial region of the wafer back side. A temperature controller is connected to the plurality of temperature sensing elements and the elements that affect the plurality of individual temperatures to control the temperature distribution of the flat object as desired.
웨이퍼들을 위한 노출 툴에서 노출 척의 양호한 실시예는 웨이퍼 지지 사이드 및 상기 웨이퍼 지지 사이드에 대향하는 백 사이드를 갖는 척 바디를 포함하고, 상기 웨이퍼 지지 사이드는 프론트 사이드 및 백 사이드를 갖는 웨이퍼를 물체의 백 사이드에 홀딩하도록 적응되어 있다. 복수의 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 지지 사이드 상에 분포되고, 각각의 상기 온도 감지 소자들은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도를 감지하도록 구성된다. 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들은 상기 웨이퍼 지지 표면 상에 분포되고, 각각의 상기 온도에 영향을 주는 소자들은 상기 웨이퍼 백 사이드의 부분 영역의 온도에 영향을 주도록 구성된다. 온도 제어기는 원하는 대로 상기 편평한 물체의 온도 분포를 제어하기 위해 상기 복수의 온도 감지 소자들 및 상기 복수의 개개의 온도에 영향을 주는 소자들에 접속된다. A preferred embodiment of an exposure chuck in an exposure tool for wafers includes a chuck body having a wafer support side and a back side opposite the wafer support side, wherein the wafer support side includes a wafer having a front side and a back side of a bag of object. It is adapted to hold on the side. A plurality of temperature sensing elements are distributed on the wafer support side, each of the temperature sensing elements being configured to sense a temperature of a partial region of the wafer back side. A plurality of individual temperature affecting elements are distributed on the wafer support surface, and each of the temperature affecting elements is configured to affect the temperature of the partial region of the wafer back side. A temperature controller is connected to the plurality of temperature sensing elements and the elements that affect the plurality of individual temperatures to control the temperature distribution of the flat object as desired.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 웨이퍼 척의 개략적인 측면도.1 is a schematic side view of a wafer chuck in accordance with a first embodiment of the present invention;
도 2는 압전 소자들 및 IR 광섬유들의 분포를 보여주는 도 1의 웨이퍼 척의 위에서 본 개략적인 평면도.FIG. 2 is a schematic plan view from above of the wafer chuck of FIG. 1 showing the distribution of piezoelectric elements and IR optical fibers; FIG.
도 3은 본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 2 실시예의 개략적인 측면도.3 is a schematic side view of a second embodiment of a wafer chuck in accordance with the present invention;
도 4는 도 3의 웨이퍼 척의 제 2 실시예의 위에서 본 개략적인 평면도.4 is a schematic plan view from above of a second embodiment of the wafer chuck of FIG.
도 5는 본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 3 실시예의 개략적인 측면도.5 is a schematic side view of a third embodiment of a wafer chuck in accordance with the present invention.
도 6은 본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 3 실시예의 위에서 본 개략적인 평면도.6 is a schematic plan view from above of a third embodiment of a wafer chuck in accordance with the present invention;
도 7은 본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 4 실시예의 개략적인 측면도.7 is a schematic side view of a fourth embodiment of a wafer chuck in accordance with the present invention.
도 8은 도 7의 웨이퍼 척의 제 4 실시예의 위에서 본 개략적인 평면도.FIG. 8 is a schematic plan view from above of a fourth embodiment of the wafer chuck of FIG. 7; FIG.
도 9는 웨이퍼의 백 사이드의 평균 온도보다 낮은 온도를 갖는 국부 영역으로 국부 영역을 갖는 웨이퍼의 백 사이드의 위에서 본 개략적인 평면도.9 is a schematic plan view from above of the back side of a wafer having a localized region with a localized region having a temperature lower than the average temperature of the back side of the wafer;
도 10은 본 발명에 따르는 방법의 양호한 실시예의 개략적인 흐름도.10 is a schematic flowchart of a preferred embodiment of the method according to the invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1; 웨이퍼 2; 프론트 사이드One;
3,22; 백 사이드 4; 압전 소자3,22; Back
5; 압전 핀들의 상부면 6; IR 광섬유
5;
20; 웨이퍼 척 바디 21; 웨이퍼 지지 사이드20;
본 발명의 양호한 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세히 기술될 것이며, 동일한 부재들은 동일한 참조 번호들을 지닌다.Preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which like parts bear like reference numerals.
본 발명은 향상된 웨이퍼 척, 특히 향상된 리소그래피 웨이퍼 척, 즉 예를 들면, 300mm의 직경을 갖는 큰 웨이퍼들뿐만 아니라 작은 웨이퍼들을 홀딩하는 데 특히 유용한 웨이퍼 척을 제공한다. The present invention provides an improved wafer chuck, in particular an improved lithographic wafer chuck, ie a wafer chuck which is particularly useful for holding small wafers as well as large wafers having a diameter of 300 mm, for example.
도 1은 웨이퍼 지지 사이드(21)와 상기 웨이퍼 지지 사이드에 대향하는 백 사이드(22)를 갖는 웨이퍼 척 바디(20)의 간단한 측면도를 도시한다. 웨이퍼 지지 사이드(21) 상에, 복수의 압전 핀 소자들(4)이 분포된다. 이 압전 핀들(4)은 웨이퍼(1)의 백 사이드(3)를 지지하도록 구성된 상부면(5)을 가진다. 웨이퍼(1)는 또한 웨이퍼의 백 사이드(3)에 대향하는 프론트 사이드(2)를 갖고, 이것은 노출 툴에서 노출될 것이다. 1 shows a simple side view of a
각각의 압전 핀(4)은 웨이퍼 척 바디(20)의 웨이퍼 지지 사이드(21)로부터 돌출해 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 사이드(21) 상에 고르게 분포되어 있다. 양호하다면, 압전 소자들(4)은 또한 고르게 않게 분포될 수 있다. 압전 소자들 사이에 IR 광섬유들(6)이 구성된다. 이 광섬유들(6)은 척 바디(20)의 웨이퍼 지지 사이드(21)로부터 돌출되어 있지만, 이 광섬유들의 상부들은 압전 소자들(4)의 상부들만큼 높지는 않다. 따라서, 광섬유들(6)의 상부들은 웨이퍼의 백 사이드(3)와 접촉하지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 제어기(30)는 리드(lead)(31)를 통해 각각의 압전 소자(4) 및 각각의 IR 광섬유(6)에 접속된다. Each
도 2를 참조하면, 웨이퍼 척 바디(20)의 부분 영역이 위에서 본 평면도로 나타내어진다. 여기서, 압전 소자들(4) 및 IR 광섬유들(6)의 상부들이 도시된다. 도 1 및 도 2에서 보여진 웨이퍼 척의 동작은 다음과 같다. 웨이퍼(1)는 웨이퍼(1)가 웨이퍼의 백 사이드(3)로써 압전 핀들(4)의 상부면(5) 상에 놓이도록 압전 핀들(4)의 상부면(5) 상에 놓여진다. 이제, 각각의 압전 핀(4)의 △V(전압 차분)을 감지하거나 측정함으로써 웨이퍼의 백 사이드상의 △T가 측정된다. 따라서, 웨이퍼의 백 사이드(3)상의 온도 분포는 이용가능하다. 도 1 및 도 2에 따르는 양호한 실시예에서 온도는 IR 광섬유들(6)을 사용함으로써 이제 조정된다. 온도 제어기(30)로 인해, 웨이퍼의 백 사이드(3)의 부분 영역의 온도가 원하는 방식으로 영향을 받을 수 있도록 각각의 IR 광섬유를 제어하는 것이 가능하고, 이는 여기서 온도가 증가될 수 있음을 의미한다. 광섬유(6)를 수반하는 부분 영역의 온도 증가는 IR 방사의 파동 및 강도를 변경함으로써 달성될 수 있다. 2, a partial region of the
그 후 다시, 웨이퍼 분포는 압전 소자들(4)에 의해서 측정된다. 다시, 필요하다면, 하나 이상의 광섬유들(6)은 원하는 온도 범위, 예를 들면, 0.1℃ 내에서의 온도 분포를 달성하기 위해 필요할 때 활성화된다. Then again, the wafer distribution is measured by the
압전 핀들 대신에 홀딩(holding) 핀들을 사용하는 것이 또한 가능하는 것이 주의되어야 한다. 온도는 정상 온도 감지 소자들에 의해 측정된 그러한 실시예 내에 있다. It should be noted that it is also possible to use holding pins instead of piezoelectric pins. The temperature is in such an embodiment measured by the normal temperature sensing elements.
본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 2 실시예는 도 3 및 도 4에 나타내어진다. 여기서, 도 1 및 도 2의 제 1 실시예와는 반대로, IR 광섬유들(8)은 압전 핀들(4)의 중심에 구성된다. 압전 핀들(4) 및 중심에 있는 IR 광섬유들(8)은 도 4에 도시된다. 그러한 구성으로써, 압전 소자들의 더 높은 밀도 및 온도에 영향을 주는 광섬유들(8)이 달성될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 백 사이드(3)의 온도 분포는 웨이퍼의 백 사이드(3)의 부분 영역들의 더 높은 수로 측정될 수 있다. A second embodiment of a wafer chuck according to the invention is shown in FIGS. 3 and 4. Here, in contrast to the first embodiment of FIGS. 1 and 2, the IR
도 3 및 도 4에 따르는 제 2 실시예의 동작은 제 1 실시예의 동작과 유사하다. The operation of the second embodiment according to FIGS. 3 and 4 is similar to that of the first embodiment.
본 발명에 따르는 웨이퍼 척의 제 3 실시예는 도 5 및 도 6에 보여진다. 도 3 및 도 4에 보여진 제 2 실시예와는 반대로, 여기서 히트싱크 핀들(9)은 중심에 광섬유(8)를 갖는 압전 핀들(4) 사이에 분포된다. 다시 말해, 위에서 언급된 이 소자들의 분포는 개략적인 방식으로 도 6에 보여진다. A third embodiment of a wafer chuck according to the invention is shown in FIGS. 5 and 6. In contrast to the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the
여기서, 웨이퍼의 백 사이드(3)의 부분 영역의 온도는 온도가 증가되거나 감소될 수 있도록 영향을 받을 수 있다. 웨이퍼의 백 사이드(3)의 부분 영역의 온도는 이제 하나 이상의 광섬유 소자들(8) 및 히트싱크 핀들(9)을 각각 활성화함으로써 증가되거나 감소될 수 있다. 다시 말해, 온도 제어기는 히트싱크 핀들(9), IR 광섬유 소자들(8) 및 압전 소자들(4)을 제어하도록 구성된다. Here, the temperature of the partial region of the
히트싱크 핀들(9)의 상부 표면들(10)은 웨이퍼의 백 사이드(3)와 접촉하지 않음이 주의되어야 한다. 원한다면, 이 표면들(10)이 웨이퍼의 백 사이드(3)로부터 열을 빼앗도록 웨이퍼의 백 사이드(3)와 접촉시키는 것도 가능하다.
It should be noted that the
도 7 및 도 8에 따르는 또 다른 양호한 실시예에서, 광섬유들(8)은 압전 소자들(4)의 중심에 구성되지 않지만, 분리된 소자들이다. 모든 다른 특징들이 도 5 및 도 6에 보여진 실시예들과 유사하다. 도 8에서 압전 소자들(4), 히트싱크 핀들(9) 및 IR 광섬유 소자들(8)의 분포가 개략적으로 도시된다.In another preferred embodiment according to FIGS. 7 and 8, the
예를 들어 도 9에 보여진 바와 같이, 웨이퍼의 백 사이드(3)가 웨이퍼(1)의 평균 온도보다 더 낮은 온도를 갖는 국부 영역(11)을 가진다면, 웨이퍼(1)의 이 국부 영역(11)을 향하는 이 온도에 영향을 주는 소자들(4,8,9)은 웨이퍼 백 사이드(3)의 더 고른 온도 분포가 달성될 수 있도록 활성화될 수 있다. For example, as shown in FIG. 9, if the
도 10의 흐름도에서, 본 발명에 따르는 방법의 각종 방법 단계들이 보여진다. 방법 단계(S1)에서 웨이퍼의 백 사이드상의 온도차(△T)가 측정된다. 필요하다면, 방법 단계(S2)에서 웨이퍼의 더 고른 온도 분포를 얻기 위해 온도는 하나 이상의 IR 광섬유들 또는 히트싱크들 또는 IR 광섬유들과 히트싱크들의 조합 또는 압전 소자들의 조합을 활성화함으로써 조정된다. △T가 △Tmax와 같거나 △Tmax보다 작다면 그 후 웨이퍼는 방법 단계(S4)에서 노출된다. △T가 △Tmax보다 크다면 다시 웨이퍼의 백 사이드상의 온도차 △T는 측정되고 방법 단계(S2)에서 온도는 조정된다. 여기서, △Tmax는 약 0.1℃이거나 0.1℃와 1℃의 범위 내에 있다. In the flowchart of FIG. 10, various method steps of the method according to the invention are shown. In method step S1, the temperature difference ΔT on the back side of the wafer is measured. If necessary, the temperature is adjusted by activating one or more IR optical fibers or heat sinks or a combination of IR optical fibers and heat sinks or a combination of piezoelectric elements in order to obtain a more even temperature distribution of the wafer in method step S2. If △ △ T is equal to T max or △ T max is less than that after the wafer is exposed in method step (S4). If ΔT is greater than ΔT max , the temperature difference ΔT on the back side of the wafer is again measured and the temperature is adjusted in method step S2. Here, ΔT max is about 0.1 ° C. or in the range of 0.1 ° C. and 1 ° C.
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